Ликбез RnD.CNews: в чем разница между ядерным, гиперзвуковым и кинетическим оружием

В первую очередь, не совсем правильно противопоставлять ядерное, гиперзвуковое и кинетическое оружие, как это иногда делается. Так, гиперзвуковое оружие вполне может быть и ядерным.

Ядерное оружие

Ядерное оружие в качестве разрушающего фактора использует ядерную энергию, то есть лавинообразную неуправляемую цепную реакцию деления тяжелых ядер с образованием более легких атомов или термоядерную реакцию синтеза легких ядер с образованием более тяжелых. Раньше ядерное оружие называли атомным — это одно и то же.

При ядерном делении происходит расщепление или разделения тяжелых атомов на легкие, при синтезе — объединение более легких атомов в более тяжелые. В процессе этих реакций образуется огромное количество энергии — почти в миллион раз больше, чем при аналогичных химических.

Как правило, в ядерном оружии энергия выделяется в результате ядерной реакции деления тяжёлых ядер урана-235 или плутония-239. Сам по себе цепную реакцию поддерживает лишь уран-235 — один из изотопов урана, доля которого в природном уране составляет всего 0,72%. Поэтому для использования в ядерном оружии природный уран нужно обогащать, чтобы увеличить в нем содержание урана-235, а это довольно затратно. Но в природном уране содержится и уран-238 в количестве 99,2745 % — из него при помощи облучения нейтронами в ядерных реакторах получают плутоний-239, на основе которого создают плутониевые бомбы.

В результате ядерной реакции деления заряженные осколки деления разлетаются друг от друга с начальной скоростью около 12 000 км/с. Осколки имеют высокий электрический заряд, из-за чего происходит множество кулоновских столкновений с соседними ядрами внутри делящейся бомбы, пока их движение не преобразуется в тепло. На это уходит примерно миллионная доля секунды, после чего ядро и трамбовка бомбы расширяются до плазмы диаметром несколько метров, нагретой до десятков миллионов градусов. При такой температуре происходит излучение черного тела в рентгеновском диапазоне, оно поглощается воздухом — генерируется огненный шар и ядерный взрыв. Высота так называемого ядерного гриба зависит от мощности снаряда.

При этом большая часть продуктов деления имеет слишком много нейтронов, чтобы оставаться стабильными, поэтому они радиоактивны. Период их полураспада может составлять от миллисекунд до 200 000 лет.

У такого взрыва будут как немедленные, так и отложенные во времени последствия. Прежде всего разрушительно действуют ударная волна и световое излучение, затем  — проникающая радиация, влияющая на людей, и электромагнитный импульс, который выводит из строя технику. Наконец, среди долговременных эффектов ядерного взрыва – лучевая болезнь у живых существ и радиоактивное заражение территории.

На данный момент ядерное оружие применялось всего дважды – 6 и 9 августа 1945 года при бомбардировке Хиросимы и Нагасаки, когда были сброшены атомные бомбы «Малыш» и «Толстяк» мощностью 18 и 21 Кт в тротиловом эквиваленте.

Ядерные боеприпасы могут существовать в виде авиационных и глубинных бомб, боеголовок, донных, артиллерийских, инженерных и якорных мин, фугасов, торпед, артиллерийских снарядов.

Средства доставки боеприпасов тоже различаются. Так, для доставки ядерной боеголовки служат тактические, оперативные тактические, баллистические и крылатые ракеты различной дальности, которые в том числе могут быть сверхзвуковыми.  Однако договоренности по ограничению ядерных вооружений предусматривают использование только самолетов, крылатых и баллистических ракет.

Термоядерное и нейтронное оружие

Помимо ядерного, существует также термоядерное оружие. В нем реакции деления сочетаются с реакциями синтеза, при котором легкие атомные ядра дейтерия и трития объединяются в более тяжелые. Термоядерное оружие не имеет никаких физических ограничений по мощности, а также обладает огромной поражающей способностью. Сейчас практически все ядерное оружие задействует термоядерный синтез для усиления мощности взрыва.

Между этими двумя видами есть также промежуточное звено – это ядерное оружие с усилением (бустингом). В его заряд деления добавляется небольшое количество термоядерных реакций, что значительно увеличивает мощность взрыва.

Также существует, но не используется нейтронное оружие, в котором часть энергии (50-75%) образуется за счет термоядерного синтеза. В результате термоядерной реакции выбрасывается повышенный нейтронный поток, от которого гибнет все живое. Но сила разрушений невелика, а остаточная радиация относительно быстро исчезает. Например, нейтронная бомба мощностью 1 Кт разрушит все в радиусе 300 м, но уничтожит все живое на расстоянии 2,5 км, тогда как радиоактивные осадки исчезнут через 12 часов. Аналогичная термоядерная бомба имеет радиус разрушения около 7 км. Более того, нейтронный поток нейтрализуется бетоном, водяным паром и другими факторами, что уменьшает радиус действия такого боеприпаса.

Гиперзвуковое оружие

Если прежняя история развития ядерного оружия подразумевала поиск возможностей расширения поражающих факторов и увеличения мощности, то сейчас более актуален вопрос скорости доставки такого оружия до конечной цели.

По этой причине активно ведутся разработки гиперзвукового оружия — оно может лететь в атмосфере Земли со скоростью, превышающей скорость звука. Минимальная скорость гиперзвуковых ракет – 5 М (6150 км/ч), где М — число Маха, единица измерения скорости звука.

Гиперзвуковые ракеты имеют особый приплюснутый вид и отличаются небольшими размерами, что помогает им преодолевать звуковой барьер. Также за счет своей компактности гиперзвуковые ракеты могут размещаться на морских и воздушных судах, и ими оснащаются мобильные наземные ракетные комплексы.  

Основные преимущества сверхзвуковых ракет перед традиционными баллистическими:  

1. У них частично управляемая траектория полёта, поэтому больше шансов долететь до места назначения.
2. Из-за высоких скоростей и сложных траекторий их крайне сложно обнаружить, отследить и применить ПВО, также это снижает вероятность отражения угрозы и, соответственно, ответного удара.
3. Они могут быть меньше по размеру, чем традиционные баллистические ракеты.

Гиперзвуковые ракеты могут быть еще и ядерными – для этого их оснащают соответствующими боеголовками.

Кинетическое оружие

Наконец, под кинетическим по сути понимается любое оружие, которое использует кинетическую энергию для переноса боезаряда. В наше время в это понятие включается мощное оружие, поражающий элемент в котором можно разогнать до гиперзвуковых скоростей. Сейчас наиболее перспективными вариантами разгона являются реактивные двигатели и электромагнитные пушки.

Один из наиболее известных проектов — рельсотрон. Это рельсовый ускоритель масс, состоящий из двух параллельных электродов (рельсов), подключенных к источнику мощного постоянного тока. Электропроводная масса (заряд) располагается между рельсами и под действием силы Лоренца приобретает ускорение. Скорость, с которой летит заряд, в теории достигать уровня первой космической скорости. При таком ускорении даже небольшой по размерам снаряд без ядерной «начинки» может нанести огромный ущерб.

В России испытания рельсотрона прошли еще в 2016 году на полигоне в Шатуре, тогда удалось достичь скорости 3,2 км/с. В этой разработке задействована плазменная перемычка между рельсами, по которой протекает постоянный ток — она позволяет увеличить скорость выпускаемого снаряда. Также известно о двух американских проектах, но сейчас о рельсотронах ничего не слышно.

Имеются слухи, что в США разрабатывается система кинетического перехвата «Стрелы бога», которая предполагает, что противоракеты без боеголовки смогут уничтожать ракеты за счет кинетической энергии. Но для этого нужно исключительно точное маневрирование, так что они могут противостоять только слабо маневрирующим баллистическим ракетам.

Что касается рельсотрона, то самая большая проблема — потребность в огромном количестве электроэнергии. Однако сама технология считается перспективной. Такое оружие может поражать ракеты и военные спутники прямо в космосе, а на Земле от него никак не защититься. В мирных целях рельсотроны теоретически могут быть использованы для доставки грузов на МКС.